KR100541954B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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KR100541954B1
KR100541954B1 KR1020040043125A KR20040043125A KR100541954B1 KR 100541954 B1 KR100541954 B1 KR 100541954B1 KR 1020040043125 A KR1020040043125 A KR 1020040043125A KR 20040043125 A KR20040043125 A KR 20040043125A KR 100541954 B1 KR100541954 B1 KR 100541954B1
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Abstract

본 발명은, 광픽업장치에 관한 것으로서, 광픽업장치에서 디스크에 반사된 빔을 검출하는 광검출기는, 광디스크에 의해 반사된 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔을 투과시키는 기질과, 기질을 투과한 두 개의 서브 빔을 상기 광원에서 출력된 파장에 따라 상이한 굴절률로 굴절시키는 액정과, 액정에 전원을 공급하는 전극재료, 전극재료로 공급되는 전원의 전압세기를 조절하는 스위치와, 메인 빔 및 기질과 액정을 통과하면서 굴절된 서브 빔이 투사되어 전기신호로 변환되는 수광소자를 구비하고 있다. 이러한 광검출기는 포토다이오드의 전방에 기질과 액정을 설치하고, 액정에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 수광배율을 변경할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 디스크로부터 반사된 서브 빔을 파장에 따라 적정한 굴절률로 굴절시킴으로써, ±1차광이 파장에 상관없이 동일한 위치에 투사되도록 할 수 있고, 이에 따라, 다양한 규격을 갖는 디스크에 정보를 재생 및 기록할 수 있게 된다.
광픽업장치, 광검출기, 기질, 액정, ITO, 포토다이오드, 서브 빔, ±1차광

Description

광픽업장치{PICK-UP DEVICE FOR BEAM}
도 1는 종래의 광픽업장치의 작동상태를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 광검출기의 평면도,
도 3은 도 1의 광검출기에 각 파장에 따른 서브 빔이 입사된 상태의 평면도,
도 4는 광디스크에 투사된 메인 빔과 서브 빔과의 관계를 나타낸 평면도,
도 5는 본 광픽업장치의 제1실시예에 따른 광검출기의 단면도,
도 6은 도 1의 스위치의 전극패턴을 나타낸 평면도,
도 7a 및 도 7b는 본 광검출기를 적용한 상태에서 포토다이오드에 서브 빔이 입사된 상태의 평면도,
도 8은 본 광픽업장치의 제2실시예에 따른 광검출기의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
6 : 광검출기 10, 30 : 기질
15 : 액정 17, 37 : ITO
20, 40 : 포토다이오드 25, 45 : 스위치
35 : 제1액정 36 : 제2액정
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수광소자에 입사되는 서브 빔의 굴절률을 조절하여 빔의 파장에 무관하게 서브 빔이 수광소자로부터 벗어난 위치에 입사되지 않도록 함으로써, 다양한 규격을 갖는 디스크를 호환하여 정보를 재생 및 기록할 수 있도록 하는 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 컴팩트 디스크 플레이어(CDP), 디지탈 다기능 디스크 플레이어(DVDP), CD-ROM 드라이버, DVD-ROM 드라이버 등에 채용되어 비접촉식으로 기록매체에 정보의 기록 및 재생을 수행한다.
DVDP와, DVD-ROM은 고밀도 기록 및 재생이 가능한 장치로서, 영상 및 음향분야에서 주목받고 있다. 이 DVDP에 채용되는 광픽업장치는 그 호환성을 위하여 기록매체로 디지탈 비데오 디스크(DVD) 뿐만 아니라 컴팩트 디스크(CD), CD-R(Recordable), CD-I, CD-G 등을 채용하는 경우에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하도록 제작되고 있다.
그러나, DVD의 두께는 기구적인 디스크 기울기 허용오차와 대물렌즈 개구수 등으로 인하여 CD 패밀리의 두께와 다른 규격으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD 패밀리의 두께가 1.2mm인 반면 DVD는 0.6mm이다. 이와 같이, CD 패밀리와 DVD의 두께가 서로 다름으로 DVD용 광픽업장치를 CD 패밀리에 적용한 경우 두께 차이에 의한 구면수차가 발생된다. 이 구면수차에 의하여 정보신호의 기록에 필요한 충분한 광강도를 얻지 못하거나 재생시 신호가 열화되는 문제가 발생된다. 또한, DVD의 트랙 피치는 CD보다 두 배 이상 촘촘하며, 피트와 랜드 사이도 훨씬 짧기 때문에 DVD의 저장용량이 CD보다 몇 배나 크다. 이렇게 CD와 DVD의 두께와 저장용량에 차이가 발생함에 따라, CD의 재생 및 기록에 사용되는 레이저의 파장과 DVD의 재생에 사용되는 레이저의 파장이 다르다. 즉, CD는 780nm의 적외선을 사용하지만 DVD는 635nm 파장의 붉은 빛 가시광선을 이용한다.
상술한 바와 같이, DVD와 CD의 두께 차이로 인해 각각에 사용되는 레이저의 파장이 달라지기 때문에 하나의 광학계로 DVD와 CD를 모두 재생시키는 것이 어렵다. 이에 따라, 개발된 것이 렌즈 절환 방식으로, 이 방식은 대물렌즈를 CD용과 DVD용으로 각각 하나씩 장착시키는 것이다. 이 방식은 렌즈를 하나 더 달기 때문에 제품 설계가 복잡하고 값이 비싸다는 것이 흠이나, 가장 확실하게 DVD와 CD를 호환할 수 있는 방법이다. 현재 도시바와 히타치 등에서 사용하고 있는 방식이다.
이러한 렌즈절환 방식의 단점을 보완하기 위해 개발된 방식은 하나의 DVD 렌즈로 두 미디어를 동시에 읽을 수 있는 방식이다. 이 방식에는 개구수 조절 방식과 아눌라(Annular)방식이 있는데 렌즈를 하나만 사용하므로 설계가 단순해지고 생산가격도 저렴해진다. 또 다른 방식으로는 DVD 렌즈 하나로 두 개의 초점을 사용하는 홀로그램방식과 두 미디어의 개구율에 대응할 수 있는 비구면 렌즈를 이용하는 방법 등이 있다.
한편, 광픽업장치는, 수광소자의 형태에 따라, 4분할 수광소자를 이용하는 푸시풀(Push-Pull) 방식의 광픽업장치와, 8분할 수광소자를 이용하는 3빔(3Beam) 방식의 광픽업장치로 구분된다. 3빔 방식의 광픽업장치는 보다 정확한 트랙킹 서보동작이 요구되는 고밀도 디스크에 사용되고 있다.
통상적으로 사용되고 있는 3빔 방식의 광픽업장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 파장이 상이한 두 개의 빔을 발광하는 광원(LD: Laser Diode)(101)과, 광원(101)에서 출력된 빔을 하나의 메인 빔(main beam)과 2개의 서브 빔(sub beam)으로 분할하는 회절격자(102)와, 회절격자(102)에서 나온 빔을 광디스크에 반사시키고 광디스크로부터 반사되어 나오는 빔을 투과시키는 빔스플리터(Beam Splitter)(103)와, 빔스플리터(103)에서 반사된 평행광을 집광하여 광디스크의 기록면에 빔 스폿(Beam Spot)을 형성시킴과 아울러 광디스크의 기록면으로부터 반사되는 빔 스폿의 발산광을 평행광으로 변환 투과시키는 콜리메이터렌즈(104)와, 빔스플리터(103)를 통과한 반사광을 집광하는 대물렌즈(105)와, 대물렌즈(105)에 의해 집광된 3개의 빔 스폿을 전기신호로 광전 변환하는 광검출기(PD: Photo Detecter)(106)를 포함한다.
이러한 광픽업장치의 광원(101)에서는 매체가 CD인지 DVD인지에 따라 파장이 다른 레이저가 출력되며, 출력된 레이저(Laser)는 회절격자(102)에 의해 메인 빔과 서브 빔으로 분할된다. 즉, 회절격자(102)는 광원(101)에서 출력된 빔을 정보신호를 독출하고 광디스크의 포커스를 추종하는 서보를 위한 0차광의 메인 빔과, 광디스크의 트랙을 추종하는 서보를 위한 ±1차광의 서브 빔으로 각각 분할한다.
분할된 빔은 빔 스플리터(103)에 의해 광디스크 방향으로 반사되고, 반사된 빔은 콜리메이터 렌즈(104)에 의해 광디스크에 집속된 후 빔 스폿을 형성하여 광디스크에 의해 반사된다. 광디스크에 의해 반사된 후 빔은 스플리터(103)를 통과하여 대물렌즈(105)에 의해 집광된 후 광검출기(106)에 의해 검출된다.
광검출기(106)는, 도 2에 도시된 바와 같이 8개의 독립된 광전 분할단자(A,B,C,D,E1,E2,F1,F2)로 이루어진 8분할 수광소자가 사용된다. 중앙의 4개의 분할단자(A,B,C,D)는 메인 빔의 반사광을 수광하는 메인 빔 스폿부(106a)이고, 메인 빔 스폿부(106a)의 양측에 각각 구비된 2개의 분할단자(E1,E2)(F1,F2)는 서브 빔의 반사광을 수광하는 서브 빔 스폿부(106b)이다. 여기서, 메인 빔 스폿부(106a)와 서브 빔 스폿부(106b)의 분할단자의 수 및 위치는 설계에 따라 자유롭게 변경될 수 있음은 물론이다.
광검출기(106)는 메인 빔 스폿부(106a)에 집속된 메인 빔을 검출함으로써, 빔에 저장된 정보를 독취함과 동시에 광디스크의 포커싱 신호에러를 검출하게 되며, 서브 빔 스폿부(106b)에 집속된 서브 빔을 이용하여 광디스크의 트래킹 신호에러를 검출하게 된다.
그런데, 디스크의 종류에 따라 광원(101)에서 출력되는 레이저의 파장이 상이함에 따라, 광학계가 어느 하나의 파장에 맞추어 설계된 경우, 광검출기(106)의 서브 빔 스폿부(106b)에 입사되어야 하는 서브 빔이, 도 3에 도시된 바와 같이, 서브 빔 스폿부(106b)로부터 벗어나게 된다. 이를 방지하기 위해, 디스크의 종류에 따라 회절각도 또는 회절격자의 회전각도가 변화되도록 설계하고 있다. 그러나, 이러한 방법 중 회절격자(102)의 회전각도를 변화시키는 경우에는 회전각도가 5도 이하이기 때문에 광검출기(106)에 입사되는 위치에 크게 변화가 없으나, 회절각도를 변화시키는 경우에는 서브 빔 스폿부(106b)로 입사되는 위치가 레이저의 파장에 따라 차이가 난다는 문제점이 있다. 이렇게 서브 빔 스폿부(106b)를 이탈하여 입 사되는 서브 빔을 수광하기 위해, 서브 빔 스폿부(106b)를 서브빔이 입사되는 위치마다 복수개 형성하는 방법이 제시되어 있으나, 이 경우 광검출기(106)의 구조가 복잡해진다는 단점이 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 파장의 서브 빔이 상호 중첩되는 영역이 있는 경우에는 각 파장의 서브빔을 모두 수광하기 위한 적절한 서브 빔 스폿부(106b)의 배치가 어렵다는 문제가 있다.
이와 같이, 종래에는 DVD와 CD를 호환할 수 있는 제품들이 출시되어 사용되고 있으나, 몇 가지 문제점들을 안고 있는 것이 사실이다. 게다가, 최근에는 25기가 용량의 BD(Blue ray Disc)가 새로이 개발되었고, 앞으로도 더 큰 용량을 가진 규격이 다른 디스크들이 개발될 가능성이 있다. 그러나 상기의 방법들은 CD와 DVD를 위한 것으로서, 새로이 개발된 규격의 디스크들을 재생시키기 위해서는 광학계를 다시 설계하거나, 새로이 개발된 디스크의 재생을 위해 별도의 광학계를 구성하여야 한다. 따라서, 새로이 개발된 디스크의 재생 및 기록을 위해서는 광픽업장치의 구조가 복잡해지고 비용이 증가한다는 단점이 있다.
이에 따라, CD와 DVD 뿐만 아니라 새로이 개발되었거나 새로이 개발될 가능성이 있는 규격이 다른 디스크들간의 호환이 가능한 광픽업장치를 개발해야 할 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 수광소자에 입사되는 서브 빔의 굴절률을 조절하여 빔의 파장에 무관하게 수광소자로부터 벗어난 위치에 서브 빔이 입사되지 않도록 함으로써, 다양한 규격을 갖는 디스크를 호환하여 정보를 재생 및 기록할 수 있 도록 하는 광픽업장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 파장이 상이한 적어도 두 개의 빔을 발광하는 광원과, 상기 광원에서 출력된 빔을 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔으로 분할하는 회절격자와, 상기 회절격자에서 나온 빔을 광디스크에 반사시키고 상기 광디스크로부터 반사되어 나오는 빔을 투과시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터를 통과한 반사광을 집광하는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈에 의해 집광된 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔 스폿을 전기신호로 광전 변환하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치에 있어서, 상기 광검출기는, 상기 광디스크에 의해 반사된 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔을 투과시키는 기질; 상기 기질을 투과한 두 개의 서브 빔을 상기 광원에서 출력된 파장에 따라 상이한 굴절률로 굴절시키는 액정; 상기 액정에 전원을 공급하는 전극재료; 상기 전극재료로 공급되는 전원의 전압세기를 조절하는 스위치; 및, 상기 메인 빔과, 상기 기질과 액정을 통과하면서 굴절된 서브 빔이 투사되어 전기신호로 변환되는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기질은 유리 및 플라스틱를 포함하는 광투과재질로 형성되며, 상기 기질의 상기 액정을 향하는 면이 구면형상으로 함몰되어 상기 액정이 수용되는 수용공간을 형성하고, 상기 두 개의 서브 빔은 상기 구면을 통과하며 굴절될 수 있다.
상기 스위치는, 상기 광원으로부터 출력되는 파장에 따라 상기 액정에 공급 되는 전압의 세기를 조절하며, 상기 액정은 상기 전압의 세기에 따라 액정분자의 배향이 변화되어 상기 액정을 통과하는 서브 빔의 굴절률이 상이해지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기질은 평면상으로 형성되는 유리 및 플라스틱을 포함하는 광투과재질이며, 상기 액정은 소정 간격을 두고 복수의 층이 형성되고, 상기 각 액정의 상부면와 하부면에는 상기 전극재료가 접촉되도록 설계할 수 있다.
상기 스위치는 상기 각 층의 전극재료에 선택적으로 또는 동시에 전원을 공급할 수 있다.
상기 전극재료는 각 액정의 상하에 배치되어 전극패턴에 의해 특정 배율을 갖는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
일반적으로 광픽업장치의 광원에서 출력된 레이저는, 회절격자에 의해 메인 빔과 서브 빔으로 분할된다. 이 때, 메인 빔은 정보신호를 독출하고 광디스크의 포커스를 추종하는 서보를 위한 0차광이라 하고, 서브 빔은 광디스크의 트랙을 추종하는 서보를 위한 ±1차광이라 한다.
이러한 메인 빔과 서브 빔은, 종래기술에서도 설명한 바와 같이, 빔 스플리터에 의해 광디스크 방향으로 반사된 다음, 콜리메이터 렌즈에 의해 광디스크에 집속된다. 이 때, 메인 빔과 서브 빔은, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 빔을 중앙으로 하고 한 쌍의 서브 빔이 양 쪽에 입사되며, 각 서브 빔과 메인 빔을 잇는 직선과 광디스크의 트랙은 θ만큼의 차이를 갖는다. 이 때, 메인 빔과 각 서브 빔 사이의 거리를 d라 하며, d를 구하는 식은 다음과 같다.
Figure 112004025342970-pat00001
여기서, m은 광원측 배율,
Figure 112004025342970-pat00002
는 광원에서 회절격자면까지의 광경로이고, λ는 파장, p는 격자 간격이다.
이렇게 수광부의 배율이 고정된 광학계에서 디스크의 규격에 따라 회절각도를 조절하면, 광검출기에 도달하는 메인 빔과 서브 빔, 즉 0차광과 ±1차광 간의 간격이 디스크의 규격에 따라 달라지게 된다.
한편, 수학식1에서 보면, 파장(λ)과 격자간격(p)는 정해진 값이고, 회절격자가 일체형이거나 각 파장에 따라 거의 동일한 위치에 있는 경우라면, 광원에서 회절격자면까지의 광경로도 각 파장에 무관하게 거의 동일하게 된다.
이러한 수학식1을 이용하면, 광검출기에 입사되는 0차광과 ±1차광 간의 간격인
Figure 112004025342970-pat00003
를 구하는 공식인 수학식2를 얻을 수 있다.
Figure 112004025342970-pat00004
= M × d
여기서, M은 수광배율이다. 따라서, 수학식2에 따르면, 수광배율을 변경함으로써, 서브 빔이 입사되는 위치를 조절할 수 있다. 즉, 광검출기의 수광배율을 파장에 따라 산출하여 조절함으로써, 레이저의 파장이 다른 경우에도 각 파장의 서브 빔을 수광소자의 동일한 위치에 입사되도록 할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 광픽업장치는, 광검출기의 수광배율을 조절이 가능하도록 설계되며, 도 5는 본 광픽업장치의 제1실시예에 따른 광검출기의 단면도를 도시하고 있다.
본 광검출기는, 적어도 일측면이 곡면으로 형성된 기질(10)과, 전압에 따라 굴절률을 변화시키는 액정(15)과, 액정(15)에 전원을 공급하기 위한 ITO(17)(Indium Tin Oxide)와, 수광을 위한 수광소자인 포토다이오드(20)와, ITO(17)를 통해 액정(15)에 가해지는 전압의 세기를 조절하기 위한 스위치(25)를 포함한다.
여기서, 기질(10)은 유리나 플라스틱 등의 광투과재질로 형성되며, 액정(15)을 향한 면인 하부면에는 상부면을 향해 구면형상으로 함몰되어 수용공간을 형성하고 있다. 기질(10)의 구면은 메인 빔과 서브 빔이 입사되는 상부면에서 보면 볼록하게 돌출되어 있으므로, 볼록렌즈의 역할을 하게 되고, 곡률에 따라 촛점과 초점거리를 형성하게 된다. 즉, 기질(10)을 투과한 메인 빔과 서브 빔은 그 파장에 따라 특정 위치인 촛점으로 집속되며, 파장이 길수록 초점거리가 길어지게 된다. 또한 기질의 구면이 오목하게 함몰되도록 형성하여 오목렌즈의 역할을 하도록 함으로써, 특정 위치에 촛점을 집속시키도록 할 수 있다.
이러한 기질(10)을 투과한 메인 빔과 서브 빔은 액정(15)을 투과하게 되며, 액정 분자는 ITO(17)를 통해 공급된 전압에 따라 작동되어 배열방향을 변경하게 되고 이에 따라 굴절률이 바뀌게 된다. ITO(17)를 통해 액정(15)에 가해지는 전압에 따라, 액정 분자의 배향각도가 달라지며, 액정(15)의 배향각도가 바뀌게 되면, 기 질(10)을 투과하면서 굴절된 서브 빔이 액정(15)에 의해 다시 굴절된다. 이에 따라, 메인 빔과 서브 빔은 그 초점거리가 바뀌게 되고, 초점거리가 바뀐다는 것은 빔에 대한 수광배율이 바뀌게 되는 것을 뜻한다.
예를 들어, 액정(15)에 작동전압을 인가하기 전에는 소정의
Figure 112004025342970-pat00005
의 굴절률을 가지나, 작동전압을 100% 인가하면 굴절률이
Figure 112004025342970-pat00006
로 바뀌므로 메인 빔과 서브 빔이 액정분자 사이에서 굴절되면서 통과하게 된다. 따라서, 액정(15)에 가해지는 작동전압의 크기를 조절함으로써, 서브 빔이 굴절되는 굴절률을 변경할 수 있는 것이다. 또한 서브 빔인 ±1차광은 광검출기의 기질(10)의 구면에 대해 비스듬히 입사하므로 굴절률에 따라 굴절된다.
이에 따라, 볼록렌즈 형태로 구성된 액정(15)에 가해지는 작동전압을 파장에 따라 설정하여 파장에 따라 굴절률이 달라지도록 설계하면, 즉, 파장이 긴 서브 빔에 대해서는 굴절률을 크게 설계하고, 파장이 짧은 서브 빔에 대해서는 굴절률을 작게 설계하면, 상호 다른 파장의 서브 빔이 액정(15)을 투과하면서 서로 다른 굴절률에 의해 굴절되어 동일한 위치에 입사하게 되는 것이다.
이러한 액정(15)에 가해지는 전압을 조절하는 스위치(25)는, 재생 및/또는 기록하여야 하는 매체의 규격에 따라, ITO(17)에 가해지는 전압을 조절하게 된다. 이렇게 액정분자에 가해지는 전압을 조절함으로써, 굴절률이 조절되어 서브 빔의 초점거리가 변경되므로 원하는 위치에 서브 빔이 투사되도록 할 수 있다.
즉, 본 광검출기는, BD, CD, DVD의 재생 및 기록에 사용되는 파장이 각각 405nm, 650nm, 780nm으로 상이하더라도, 각 파장에 따라 액정(15)에 가해지는 전압을 조절하여 액정분자의 배향각도를 변경하여 굴절률을 변경함으로써, 서브 빔이 동일한 위치에 입사되도록 한다. 한편, 본 광검출기를 구성하는 기질(10), 액정(15), ITO(17), 스위치(25)는 포토다이오드(20)와 일체로 또는 분리되어 제작될 경 있음은 물론이다. 또한, 포토다이오드(20)는 8분할 포토다이오드가 사용되는 것이 바람직하나, 다른 형태의 포토다이오드가 사용될 수도 있다.
이렇게 서브 빔의 굴절률이 변화함에 따라 서브 빔의 초점거리가 바뀌게 되므로, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, ±1차광을 수광하는 포토다이오드(20b)에는 각각 파장이 다른 레이저의 서브 빔이 모두 동일한 위치에 투사되어 있다. 한편, DVD RAM의 경우에는 차동비점수차방식을 적용하여 생성된 ±1차광과, 비점수차방식을 적용하여 생성된 0차광을 합하여 초점을 형성하기 때문에, 별도의 4분할 포토다이오드가 더 필요하게 된다. 도 7의 (b)는, 이와 같은 DVD RAM을 위한 4분할 포토다이오드가 더 구비된 광검출기의 평면도이다.
도 8은 본 광픽업장치의 제2실시예에 따른 광검출기의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광검출기는, 유리 또는 플라스틱 등의 광투과재질로 형성된 기질(30)과, 두 층의 제1 및 제2액정(35,36)과, 각 액정(35,36)의 상하에 배치된 두 쌍의 ITO(37)와, 광 검출용 포토다이오드(40)와, 각 층의 액정(35,36)에 선택적으로 또는 동시에 전원을 공급하기 위한 스위치(45)를 포함한다.
여기서, 기질(30)은 제1실시예와 마찬가지로 유리 또는 플라스틱 등의 광투과재질로 형성되나, 제1실시예에서와는 달리 평면으로 형성된다. 본 스위치(45) 는, 도 6에 도시된 바와 같이, 동심원적인 전극 패턴을 갖는다. 이러한 전극패턴은 수학식 3에 의해 결정된다.
Figure 112004025342970-pat00007
여기서,
Figure 112004025342970-pat00008
은 M번째 반경이고, λ는 파장, f는 초점거리이다.
기질(30)의 하부에 배치된 두 쌍으로 된 스위치(45)는 배율이 서로 상이하다. 각 층의 액정(35,36)에 전압을 인가하는 스위치(45)는 상기의 수학식3에 의해 결정된 배율을 가지고 있어 서브 빔이 원하는 위치에 입사되도록 한다.
이러한 광검출기는 다양한 방법으로 스위치(45)의 설계가 가능하다. 예를 들면, 양측 액정(35,36)에 전원을 공급하지 아니한 경우에는 일정한 수광배율로 빔이 굴절되도록 설계하고, 제1액정(35)에 전원이 공급된 경우에는 제1수광배율로 빔이 굴절되도록 하고, 제2액정(36)에 전원이 공급된 경우에는 제2수광배율로 빔이 굴절되도록 할 수 있다. 그리고, 제1액정(35)과 제2액정(36) 모두에 전원이 공급된 경우에는 제3의 수광배율을 형성하도록 설계할 수도 있다. 여기서, 스위치(45)는 파장의 종류나, 설계방식에 따라 임의적으로 설정하여 구성할 수 있음은 물론이다.
하기의 표 1은 본 발명에 따른 광픽업장치의 광검출기를 설계한 일 실시예를 나타낸 표이다.
BD DVD RAM DVD CD
파장(nm) 408 658 658 785
트랙 피치(㎛) 0.32 1.23 0.74 1.60
회절격자 피치(㎛) 20 20 20 20
광원측 배율(m) 9.091 8.772 8.772 8.772
수광배율(M) 18.928 11.299 11.299 9.467
Figure 112004025342970-pat00009
(㎛)		 160.000 160.000 160.000 160.000
나타난 바와 같이, BD, DVD RAM, DVD, CD는 각각 파장이 408nm, 658nm, 658nm, 785nm이며, 트랙의 피치는 각각 0.32㎛, 1.23㎛, 0.74㎛, 1.60㎛이다. 여기서, 트랙 피치를 통해 각 디스크의 용량이 BD, DVD, DVD RAM, CD순으로 크다는 것을 알 수 있다. 한편, 광원측 배율은 각각 9.091, 8.772, 8.772, 8.772이다. 이러한 각 디스크의 재생 및/또는 기록시, 회절격자의 피치는 모두 20으로 동일하게 설계하고, 수광배율을 각각 18.928, 11.299, 11.299, 9.467로 했을 때, ±1차광의 위치(
Figure 112004025342970-pat00010
)는 모두 160.000㎛로 동일하다. 즉, 이 표는 수광배율을 변경함으로써, 파장에 무관하게 각 파장의 ±1차광이 입사되는 위치를 동일하게 할 수 있음을 보여주는 것이다.
이와 같이, 본 광픽업장치는 광검출기를 구성하는 포토다이오드(20,40)의 전방에 기질(10,30)과 액정(15,35,36)을 설치하고, 액정(15,35,36)에 인가되는 전압의 크기를 조절하거나 각각의 배율을 가지고 있는 스위치(45) 패턴에 각각 또는 동시에 전압을 인가함으로써, 수광배율을 변경할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 디스크로부터 반사된 서브 빔을 동일한 위치 또는 원하는 위치에 입사되도록 하기 위해 적정한 굴절률로 굴절시키거나 특정 배율을 갖도록 전압을 인가함으로써, ±1차광이 파장에 상관없이 동일한 위치에 투사되도록 할 수 있다. 이에 따라, 다양한 규격을 갖는 디스크를 호환하여 정보를 재생 및 기록할 수 있게 된다.
한편, 광검출기에 기질(10,30)과 액정(15,35,36), 스위치(25,45)를 장착한 간단한 설계변경만으로 ±1차광을 동일한 위치에 투사시킬 수 있으므로, 광검출기 자체의 구조와 회로구조가 간단하여 조립 및 신뢰성이 향상되며, 원가가 절감된다. 또한 광학계를 단순한 구조로 설계할 수 있으므로 광픽업장치의 소형화가 가능하다. 뿐만 아니라, 어떠한 파장의 광디스크가 개발되더라도 본 광검출기를 적용시킬 수 있으므로, 새로운 광디스크의 개발시마다 새로이 광검출기를 설계해야 하는 불편을 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광검출기에 기질과 액정, 스위치를 장착한 간단한 설계변경만으로 광디스크로부터 반사된 빔을 파장에 따라 적정한 굴절률로 굴절시키거나 배율을 변경시킴으로써, ±1차광이 파장에 상관없이 동일한 위치에 투사되도록 할 수 있다. 이에 따라, 다양한 규격을 갖는 디스크를 호환하여 정보를 재생 및 기록할 수 있다.

Claims (6)

  1. 파장이 상이한 적어도 두 개의 빔을 발광하는 광원과, 상기 광원에서 출력된 빔을 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔으로 분할하는 회절격자와, 상기 회절격자에서 나온 빔을 광디스크에 반사시키고 상기 광디스크로부터 반사되어 나오는 빔을 투과시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터를 통과한 반사광을 집광하는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈에 의해 집광된 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔 스폿을 전기신호로 광전 변환하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 광검출기는,
    상기 광디스크에 의해 반사된 하나의 메인 빔과 두 개의 서브 빔을 투과시키는 기질;
    상기 기질을 투과한 두 개의 서브 빔을 상기 광원에서 출력된 파장에 따라 상이한 굴절률로 굴절시키는 액정;
    상기 액정에 전원을 공급하는 전극재료;
    상기 전극재료로 공급되는 전원의 전압세기를 조절하는 스위치; 및,
    상기 메인 빔과, 상기 기질과 액정을 통과하면서 굴절된 서브 빔이 투사되어 전기신호로 변환되는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기질은 유리 및 플라스틱을 포함하는 광투과재질로 형성되며, 상기 기질의 상기 액정을 향하는 면이 구면형상으로 함몰 또는 돌출되어 상기 액정이 수용되는 수용공간을 형성하고, 상기 두 개의 서브 빔은 상기 구면을 통과하며 굴절되 는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 광원으로부터 출력되는 파장에 따라 상기 액정에 공급되는 전압의 세기를 조절하며, 상기 액정은 상기 전압의 세기에 출라 액정분자의 배향이 변화되어 상기 액정을 통과하는 서브 빔의 굴절률이 상이해지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기질은 평면상으로 형성되는 유리 및 플라스틱을 포함하는 광투과재질이며, 상기 액정은 소정 간격을 두고 복수의 층이 형성되고, 상기 각 액정의 상부면와 하부면에는 상기 전극재료가 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 각 층의 전극재료에 선택적으로 또는 동시에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극재료는 각 액정의 상하에 배치되어 전극패턴에 의해 특정 배율을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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